JPH1132475A

JPH1132475A - 過電圧遮断型電源フィルタ装置

Info

Publication number: JPH1132475A
Application number: JP18478097A
Authority: JP
Inventors: Toyoo Nishiyama; 東洋雄西山; Satoshi Yamamoto; 聡山本
Original assignee: Yawata Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Yawata Electric Industrial Co Ltd
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】電源の過電圧状態による負荷の損傷または破
壊を有効に阻止できる、鉄道車両等の車両用の電源フィ
ルタ装置を提供する。【解決手段】トランジスタＴｒ１のベースと接地１２
との間に、スイッチング・トランジスタＴｒ２を設け
る。入力端子１０と１２との間の入力電圧Ｖ_inが過電圧
状態にあるときは、トランジスタＴｒ２をＯＮにして、
トランジスタＴｒ１をカットオフし、これにより負荷へ
の給電を遮断する。また、ローパスフィルタＬＰＦの出
力をトランジスタＴｒ１のベースに接続することによ
り、過電圧状態でないときは、入力電圧の平滑化を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両等の車両
の電源より直流電力を供給される負荷を保護するための
装置に関し、特に、その種の電源より給電される負荷電
子機器を、電源電圧のサージまたはリップル等の過電圧
を含むノイズから保護する電源フィルタ装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄道車両においては、主として、
動力モータ等に３相ＡＣ電力を給電するＡＣ電源と、そ
してＤＣ電源の２つの電源が設けられている。ＤＣ電源
は、保安装置関係の機器に電力を供給するためのもので
あり、非常時においても給電を確保するため、ＡＣ電源
により充電されるバッテリで構成されている。保安装置
関係の電子機器としては、放送設備、非常灯、自動列車
制御装置（ＡＴＣ）等がある。

【０００３】このような鉄道車両においては、ＤＣ電源
ラインには、このＤＣ電源ライン間に並列に接続された
上記のような種々の保安関係の電子機器、またＡＣ電源
ライン（ＤＣ電源ラインに近接することがある）自体も
しくはこれに接続された各種機器に起因して、サージや
リップルが重畳されることがある。

【０００４】従来、このようなサージまたはリップルに
よる負荷電子機器への影響を最小限にするため、サージ
アブソーバや定電圧電源装置が用いられている。サージ
アブソーバは、給電を受ける電子機器の回路の入力段に
設けており、耐電力以上になると破壊されて短絡状態に
なり、これによって電子機器のその他の回路に過電圧が
印加されないよう保護する。一方、定電圧電源装置も、
負荷電子機器の回路入力段に設けられ、規定値以上の電
圧が印加されたときに、その規定電圧以上の電力部分
を、定電圧電源装置内のトランジスタ素子等で吸収し、
これにより電子機器の残りの回路に供給する電力の電圧
を一定に保持している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のサージアブソー
バまたは定電圧電源装置においては、いくつかの問題が
ある。すなわち、サージアブソーバにおいては、耐電力
以上のサージあるいはリップルによりある電子機器内の
サージアブソーバ素子自体が破壊されると、その素子が
短絡状態になる。その結果、ＤＣ電源がその過電圧状態
から回復しても、もはやその電子機器には給電すること
ができず、給電を再開するには、アブソーバ素子の交換
が必要となる。さらに、アブソーバ素子の短絡だけでな
く、その短絡により発熱した場合には、電子機器回路を
焼損してしまうおそれがあり、そのような場合には、機
器回路の修理等も必要となる。このようなことは、非常
時においても正常に動作することが要求される保安装置
関係の機器にとっては、望ましくない。

【０００６】また、定電圧電源装置においては、規定電
圧以上の過剰電力の吸収は、トランジスタで熱として消
費することにより行うため、サージやリップルの大きさ
によっては大きな放熱器が必要となる。したがって、電
源装置自体が大型化し、これに伴ってコストが高くな
る、という問題がある。

【０００７】したがって、本発明の目的は、電源の過電
圧状態による負荷の損傷または破壊を有効に阻止でき
る、鉄道車両等の車両用の電源フィルタ装置を提供する
ことである。

【０００８】本発明の別の目的は、電源の過電圧状態か
らの回復後に負荷への給電を再開することが可能であ
る、上記の電源フィルタ装置を提供することである。

【０００９】本発明の更に別の目的は、小型にすること
が容易な上記の電源フィルタ装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を実現するた
め、本発明による、入力電力を受ける第１および第２の
入力端子と出力電力を発生する第１および第２の出力端
子とを有する電源フィルタ装置は、イ）前記第１入力端
子と前記第２入力端子との間に接続した検出手段であっ
て、それら入力端子間の前記入力電力の電圧の値を表す
検出信号を発生する出力を有する、前記の検出手段、
ロ）前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に接続
したローパスフィルタ手段であって、ローパスフィルタ
出力を発生する出力を有する、前記のローパスフィルタ
手段、ハ）前記第１入力端子に接続した第１電流搬送電
極と、前記ローパスフィルタ手段の前記出力に接続した
制御電極と、前記第１出力端子に接続した第２電流搬送
電極と、を有する第１のトランジスタ、ニ）該第１トラ
ンジスタの前記制御電極に接続した入力と、前記第２入
力端子に接続した出力と、制御入力とを有するスイッチ
手段であって、前記制御入力に受ける制御信号に依存し
てＯＮまたはＯＦＦする、前記のスイッチ手段、ホ）前
記検出手段の前記出力に接続した入力と、該入力に受け
る前記検出手段からの前記検出信号の値としきい値との
大小関係を表す制御信号を発生する出力と、を有するス
イッチ制御手段であって、前記制御信号は、前記検出信
号値が前記しきい値より大きいときに前記スイッチ手段
をＯＮにさせる、前記のスイッチ制御手段、から成る。

【００１１】この構成により、入力電力が過電圧状態に
ないときは、前記検出信号値が前記しきい値より小さ
く、したがってこの関係を表す前記制御信号を発生する
前記スイッチ制御手段は、その制御信号により前記スイ
ッチ手段はＯＦＦを保持することにより、前記第１トラ
ンジスタの前記制御電極に、前記ローパスフィルタ手段
の出力を供給し続けて、前記第１トランジスタのエミッ
タの電圧波形を平滑化する。これにより、平滑化した電
圧波形で負荷への給電を行う。一方、入力電力が過電圧
状態になったとき、前記検出信号値が前記しきい値より
大きくなって、前記スイッチ制御手段はその関係を表す
前記制御信号を発生して前記スイッチ手段をＯＮとし、
これにより前記第１トランジスタの前記制御電極を前記
第２入力端子に短絡即ち接地する。これにより、出力電
力をゼロにする、すなわち負荷への給電を遮断する。

【００１２】本発明によれば、前記スイッチ手段は、前
記第１トランジスタのベースに接続したコレクタと、前
記第２入力端子に接続したエミッタと、前記制御信号を
受けるベースと、を有する第２のトランジスタ、で構成
できる。この場合、前記スイッチ制御手段は、前記検出
手段の前記出力に接続したカソードと、前記第２トラン
ジスタのベースに接続したアノードとを有し、かつツェ
ナー電圧を有する第１のツェナーダイオードであって、
前記ツェナー電圧は、前記第２トランジスタのベース−
エミッタ間電圧とで前記しきい値を定める、前記の第１
ツェナーダイオード、で構成することができる。

【００１３】また、本発明によれば、前記スイッチ手段
は、イ）前記第１トランジスタのベースに接続したアノ
ードと、前記第２入力端子に接続したカソードと、前記
制御信号を受けるゲートとを有するサイリスタ、ロ）該
サイリスタのアノードとカソードとの間に接続した常開
スイッチ、で構成できる。この場合、前記スイッチ制御
手段は、イ）前記第２入力端子に接続したアノードと、
そしてカソードとを有し、かつ前記しきい値を定めるツ
ェナー電圧を有する第２のツェナーダイオード、ロ）前
記検出手段の前記出力に接続した第１の入力と、前記第
２ツェナーダイオードのカソードに接続した第２の入力
と、前記サイリスタの前記ゲートに接続した出力とを有
する電圧比較器手段と、で構成することができる。

【００１４】更に、本発明によれば、前記ローパスフィ
ルタ手段は、ＣＲフィルタとすることができ、このと
き、該ＣＲフィルタは、イ）前記第１入力端子と前記ロ
ーパスフィルタ手段の前記出力との間に接続した抵抗
器、ロ）前記ローパスフィルタ手段の前記出力と前記第
２入力端子との間に接続したコンデンサと、から成るよ
うに構成できる。

【００１５】また、本発明によれば、前記ローパスフィ
ルタ手段は、ＣＲフィルタとし、このＣＲフィルタは、
イ）前記第１入力端子に接続した一端と、そして他端と
を有する抵抗器（R3'）と、ロ）前記抵抗器の前記他端
に接続したアノードと、前記ローパスフィルタ手段の前
記出力に接続したカソードとを有するダイオード（D1）
と、ハ）前記ローパスフィルタ手段の前記出力と前記第
２入力端子との間に接続したコンデンサ（C'）、から成
るように構成できる。

【００１６】更にまた、本発明によれば、前記検出手段
は、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に接続
した分圧器とすることができ、このとき、該分圧器は、
イ）前記第１入力端子と前記検出手段の前記出力との間
に接続した第１の抵抗器、ロ）前記検出手段の前記出力
と前記第２入力端子との間に接続した第２の抵抗器、で
構成することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の説明で
は、本発明は、例示として、鉄道車両のＤＣ電源に対し
使用する場合について述べる。この鉄道車両のＤＣ電源
は、例えば、その電圧変動許容範囲が７０〜１１０ボル
トである。また、その電源電圧には、場合によっては、
２００ボルトに近いサージが現れることがり、また３６
０Ｈｚのリップル（ただし、ＡＣ電源が６０Ｈｚの場
合）が重畳されることがある。

【００１８】図１は、本発明の１つの実施形態である電
源フィルタ装置Ａを示す回路図である。この装置Ａは、
過電圧状態による負荷への給電の遮断後、その過電圧状
態の消滅後に給電を自動的に再開する自動復帰タイプの
ものである。詳しくは、装置Ａは、入力電力を受ける入
力端子１０，１２と、出力電力を発生する出力端子２
０，２２とを有する。入力電力の電圧は、Ｖ_inで示し、
通常は１００ボルトである。出力電力の電圧は、Ｖ_out
で示し、これも、通常ほぼ１００ボルトである。この電
源フィルタ装置Ａにおいては、入力端子１０と１２との
間に直列接続した２つの抵抗器Ｒ１とＲ２を備えてい
る。また、入力端子１０と出力端子２２との間には、抵
抗器Ｒ３と電解コンデンサＣを直列接続している。抵抗
器Ｒ３とコンデンサＣとの間の接合点は、番号“１６”
で示す。ＮＰＮ型のスイッチング・トランジスタＴｒ１
は、コレクタが入力端子１０に接続し、エミッタが出力
端子２０に接続し、そしてベースが接合点１６に接続し
ている。このＴｒ１は、例えば、定格が、コレクタ−ベ
ース電圧Ｖ_CBOが１５００ボルトで、コレクタ−エミッ
タ電圧が９００ボルトである。更に、接合点１４は、ツ
ェナーダイオードＺＤ１のカソードに接続し、そしてそ
のアノードは、スイッチング・トランジスタＴｒ２のベ
ースに接続している。ツェナーダイオードは、ツェナー
電圧Ｖ_Zを有している。トランジスタＴｒ２のコレクタ
は、接合点１６すなわちＴｒ１のベースに接続し、そし
てそのエミッタは入力端子１２に接続している。

【００１９】抵抗器Ｒ１とＲ２とは、上記の検出手段に
対応する分圧器ＶＤを構成し、接合点１４に分圧器出力
として、入力電圧Ｖ_inの大きさを表す分圧出力Ｖ_dを発
生する。分圧比をＲ_Dとすると、Ｖ_d＝Ｒ_DＶ_inである。
また、抵抗器Ｒ３と電解コンデンサＣとは、ローパスフ
ィルタＬＰＦを構成しており、そのカットオフ周波数
は、ｆｏ＝１／（２πＣ・Ｒ３）で表せる。このＬＰＦ
は、そのローパスフィルタ出力を接合点１６に発生す
る。スイッチング・トランジスタＴｒ１は、そのＯＮ−
ＯＦＦスイッチングにより負荷への給電の遮断のＯＮ−
ＯＦＦを行う。また、Ｔｒ１は、ＯＮ状態においては、
ローパスフィルタＬＰＦの１部分として機能する。すな
わち、Ｔｒ１は、ＬＰＦの出力でベース電流が制御され
る構成であるため、コンデンサＣの容量を、トランジス
タの電流増幅率であるｈ_fe倍する働きをする。このロー
パスフィルタＬＰＦの遮断周波数は、上記のリップル周
波数である３６０Ｈｚよりも低く選定している。また、
トランジスタＴｒ１は、ローパスフィルタ出力１６の電
圧にＴｒ１のベース−エミッタ間電圧Ｖ_BE1（通常０.６
ボルト）を引いた値を、エミッタ電圧として出力し、し
たがって、平滑化された電圧波形で出力電力を供給す
る。

【００２０】トランジスタＴｒ２は、上記のスイッチ手
段に対応する素子であり、そのベース電位が、そのベー
ス−エミッタ間電圧Ｖ_BE2（通常０.６ボルト）より小さ
いときは、ＯＦＦすなわち非導通であって、ＬＰＦおよ
びＴｒ１によるローパスフィルタ動作を生じさせる。一
方、ベース電位がＶ_BE2以上となったときにＴｒ２はＯ
Ｎすなわち導通して、Ｔｒ１のベースを接地し、これに
よって、ローパスフィルタ動作を遮断すると伴に、出力
端子２０，２２への電力供給を遮断する。ツェナーダイ
オードＺＤ１とトランジスタＴｒ１のベース−エミッタ
間接合とは、上記のスイッチ制御手段として作用し、そ
してツェナー電圧Ｖ_ZとＶ_BE2との和が、電源フィルタ装
置動作のスイッチングのしきい値Ｖ_TH（Ｔｒ２のスイッ
チングのしきい値でもある）を構成する。即ち、しきい
値Ｖ_TH＝Ｖ_Z＋Ｖ_BE2である。

【００２１】電源フィルタ装置Ａにおいて、入力電圧の
上限値である保護電圧をＶ_Pとしたとき、分圧比Ｒ_Dは、
Ｒ_D＝Ｖ_TH／Ｖ_Pとなるように定める。このフィルタ装置
Ａの全体の動作は、Ｖ_in＜Ｖ_Pのとき、Ｔｒ２はＯＦＦ
となって、ローパスフィルタ動作を生じさせ、そしてＶ
_in≧Ｖ_PのときにＴｒ２はＯＮとなって負荷への給電を
遮断させる。

【００２２】次に、図２および図３を参照して、図１の
電源フィルタ装置Ａの動作をより具体的に説明する。
尚、Ｖ_Pは、１２０ボルトとする。まず初めに、図２に
示すように、Ｖ_inが最初１００ボルトの場合、その間
は、Ｖ_in＜Ｖ_Pのため、Ｖ_d＜Ｖ_THであり、Ｔｒ２はＯＦ
Ｆ、Ｔｒ１は能動領域にあり、したがってＬＰＦとＴｒ
１はローパスフィルタ動作する。この動作は、サージＳ
Ｇの電圧がＶ_Pを越えるまで続く。Ｖ_Pを越えたとき、す
なわちサージＳＧの部分Ｐ１の間は、Ｖ_in≧Ｖ_Pであ
り、このとき、Ｖ_d≧Ｖ_THであり、Ｔｒ２はＯＮとなっ
て、Ｔｒ１をカットオフし、ＬＰＦとＴｒ１は共に遮断
となって、負荷への給電を遮断する。このときのＶ_out
の波形は、Ｖ_inとＶ_outとの関係を概略的に示す図３か
ら判るように、Ｖ_inがＶ_Pを超えてから急激にゼロまで
低下する。その後、Ｖ_inがＶ_Pより低くなったとき、Ｖ
_outは再びＶ_P近くまで立ち上がる。尚、遅延時間τは、
ローパスフィルタによる遅延である。

【００２３】この場合、過電圧状態のＶ_inは、Ｔｒ１の
コレクタにかかるが、Ｔｒ１は、カットオフのため発熱
はしない。このとき、過電圧状態の電力は、抵抗器Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３で消費される。また、本装置Ａ内の各素
子も、耐圧がサージ電圧以上であれば、破壊されること
はない。サージＳＧの次の部分Ｐ２も、これと同様であ
る。尚、サージ部分Ｐ１とＰ２との間は、フィルタのカ
ットオフ周波数以上の短時間であれば、ローパスフィル
タ動作はほとんど働かない。サージ部分Ｐ２の後は、再
び、Ｖ_in＜Ｖ_Pとなってローパスフィルタ動作並びに給
電動作が復帰する。これによって、サージすなわち過渡
的な過電圧から負荷電子機器を効果的に保護でき、しか
も過電圧状態から回復したときに、本装置Ａ内の素子の
交換あるいは修復を必要とせずに、負荷への給電を自動
的に再開する。

【００２４】次に、比較的振幅の小さいリップルＲＰ１
が電源電圧に現れたとき、そのときの電圧は保護電圧Ｖ
_Pより小さいため、ＬＰＦおよびＴｒ１はローパスフィ
ルタ動作により、そのリップルを平滑化して、ノイズを
最小限にした電力を負荷に供給する。次に、比較的振幅
の大きいリップルＲＰ２が電源電圧に現れたとき、その
ときの電圧が保護電圧Ｖ_P以上となる部分Ｐ３，Ｐ４の
間のみ給電の遮断を行い、そしてそれ以外の部分では、
ローパスフィルタ動作を行って、供給電力のノイズを可
能な限り最小限にする。

【００２５】以上のようにして、図１の電源フィルタ装
置Ａは、鉄道車両における保安装置関係の電子機器等を
有効に保護して非常時においてもその動作を確保できる
ようにすると伴に、それらへの電源ノイズによる影響を
最小限にする。

【００２６】次に、図４を参照して、本発明の別の実施
形態である電源フィルタ装置Ｂについて説明する。この
電源フィルタ装置Ｂは、給電の遮断後、その過電圧状態
の消滅後に給電を手動で再開できる手動復帰タイプのも
のである。尚、以下では、装置Ｂについては、図１の装
置Ａとは異なった部分についてのみ説明する。図示のよ
うに、装置Ｂは、装置ＡのＴｒ２に代わるものとして、
サイリスタＳＣＲと復帰スイッチＳＷとを備えている。
サイリスタのアノードは接合点１６すなわちＴｒ１のベ
ースに接続し、そのカソードは入力端子１２に接続して
いる。サイリスタＳＣＲは、ゲート電圧がＳＣＲのゲー
トトリガ電圧より低いときにはＯＦＦ状態であり、そし
てゲートトリガ電圧以上となったときにＯＮとなる。復
帰スイッチＳＷは、ＳＣＲのアノードとカソードとの間
に接続した常開スイッチであり、手動でＯＮにされる
と、ＳＣＲのアノード電流を低下させてＳＣＲをターン
オフさせる。

【００２７】また、装置Ｂは、装置ＡのＺＤ１とＴｒ１
のベース−エミッタ接合の代わりとして、電圧比較器Ｃ
ＭＰと、ツェナーダイオードＺＤ２と、２つの抵抗器Ｒ
４，Ｒ５とを備えている。電圧比較器の非反転入力は接
合点１４に接続し、反転入力はＺＤ２のカソードに接続
している。ＺＤ２のアノードは、入力端子１２に接続し
ている。ＺＤ２は、Ｖ_Zと同じ値のツェナー電圧Ｖ_Z'を
有している、装置Ｂにおいては、このツェナー電圧Ｖ_Z'
が、フィルタ装置動作のスイッチングのしきい値Ｖ_TH'
となる。また、電圧比較器の出力は、直列接続した抵抗
器Ｒ４とＲ５を介して入力端子１２に接続している。こ
れら抵抗器の間の接合点１８は、サイリスタのゲートに
接続している。Ｖ_in＜Ｖ_Pのときは、Ｖ_d＜Ｖ_TH'（＝
Ｖ_Z'）となり、このため電圧比較器ＣＭＰは、例えばゼ
ロボルトのロー出力を発生する。このゼロボルトは、Ｓ
ＣＲのゲートトリガ電圧より低い。一方、Ｖ_in≧Ｖ_Pの
ときは、Ｖ_d≧Ｖ_TH'となり、このため電圧比較器ＣＭＰ
は、ハイレベル出力を発生する。このハイレベル電圧時
における接合点１８の電圧は、ＳＣＲのゲートトリガ電
圧より高くなるように抵抗器Ｒ４とＲ５による分圧比を
定めている。

【００２８】次に、この電源フィルタ装置Ｂの全体の動
作について述べると、Ｖ_in＜Ｖ_Pのとき、サイリスタＳ
ＣＲはＯＦＦであり、このときは、装置ＡのＴｒ２のＯ
ＦＦ状態のときと同じく、ＬＰＦとＴｒ１とがローパス
フィルタ動作する。Ｖ_in≧Ｖ_Pのときには、サイリスタ
はＯＮになって、装置ＡのＴｒ２のＯＮのときと同様
に、負荷への給電を遮断する。ただし、図４の装置Ｂで
は、この過電圧状態から回復しても、サイリスタＳＣＲ
がＯＮに留まるため、給電の自動復帰はしない。給電／
ローパスフィルタ動作を再開させるためには、オペレー
タが復帰スイッチをＯＮにする必要がある。ＯＮにした
後は、上記の動作が繰り返されることになる。

【００２９】この電源フィルタ装置Ｂは、給電遮断後
に、その過電圧状態の原因を明確にした後に給電を再開
すべき場合に適している。例えば、その過電圧状態の原
因の究明、またはその除去あるいは修復をすべき場合に
有利である。これに対し、図１の電源フィルタ装置Ａ
は、過電圧状態の原因の如何にかかわらず、給電を即座
に再開すべき場合に適している。

【００３０】次に、図５を参照して本発明の別の実施形
態である電源フィルタ装置Ｃについて説明する。なお、
この装置Ｃの回路は、図１の装置Ａとほとんど同じであ
るため、図５には、図１の回路と異なっている部分につ
いて図示し、そして図１のもの同じ要素には同一の記号
を、そして類似の要素にはその要素の記号の後に「'」
を付してある。図から判るように、装置Ｃの特徴は、ロ
ーパスフィルタＬＰＦ'が、その抵抗器Ｒ３'とコンデン
サＣ'との間にダイオードＤ１を備えていることであ
る。このダイオードＤ１は、アノードが抵抗器Ｒ３'の
一端とトランジスタＴｒ２のコレクタに、そしてカソー
ドがトランジスタＴｒ１のベースとコンデンサＣ'の一
端とに接続している。

【００３１】この回路構成により、Ｔｒ２がオンになっ
て導通したときには、ダイオードＤ１は、コンデンサ
Ｃ'に充電された電荷がＴｒ２を通して放電するのを阻
止し、Ｔｒ１のベースを通して放電させる。これによ
り、Ｔｒ１は、Ｔｒ２のターンオン後に即座に遮断せ
ず、コンデンサから放電される電流によりベース電流が
供給されるため、放電時定数に依存したある程度の時間
導通状態を保持し続ける。したがって、出力電圧Ｖ_out
は、図６に概略的に示すように、Ｖ_inがＶ_Pを超えたと
きに図３のように直ちにゼロになるのではなく、徐々に
低下する。そして、その放電電流がＴｒ１を導通状態に
維持できない程の値にまで低下するときには、Ｔｒ１は
遮断となって出力電圧Ｖ_outはゼロとなることになる。
再び、Ｖ_inがＶ_Pより低下することにより、Ｔｒ２がオ
フとなったときには、図６に示すように、Ｖ_outは再び
Ｖ_P近辺にまで戻る。

【００３２】この緩やかな遮断を行う電源フィルタ装置
Ｃは、サージが起きても短時間で終息するような場合
や、サージの発生による電力供給の遮断を最短にするこ
とが望ましい場合に適している。このような場合、サー
ジの持続時間に応じてコンデンサＣ'の放電時定数を適
切に選択することにより、遮断の少ない給電を行うこと
が可能となる。更に、Ｔｒ１による過剰電力の消費は、
サージ発生時のみであるため、その発熱は、定電圧電源
と比べはるかに少なくて済む。

【００３３】以上に説明した本発明の実施形態の電源フ
ィルタ装置においては、次のような変更が可能である。
例えば、ＮＰＮ型のトランジスタをＰＮＰ型に置き換え
ることができる。第２に、本発明の電源フィルタ装置
は、鉄道車両以外の車両にも、前述と同じような問題が
ある場合には、同様に適用できる。第３に、検出手段の
１例として分圧器について説明したが、Ｖ_inを表す信号
を発生できるものであれば、その他の回路に変更するこ
とも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べた本発明の電源フィルタ装置
によれば、電源電圧の過電圧状態発生時に、フィルタ装
置内または負荷電子機器内の素子を損傷または破壊する
ことなく、負荷への給電を遮断することができる。ま
た、給電遮断に素子の損傷または破壊を伴わないため、
過電圧状態消滅後に、負荷への給電を、必要に応じて自
動または手動で、復帰させることが可能となる。更に、
過電圧状態に対処するために過剰電力分をフィルタ装置
内のトランジスタで消費することがほとんどあるいは全
く必要ないため、従来の定電圧電源装置の場合に必要で
あったような大きな放熱器が不要となり、また、電解コ
ンデンサを小容量のものとできるため、装置を小型化す
るのが容易となる。また、分圧器ＶＤを使用すれば、そ
の分圧比Ｒ_Dを変えるだけで、本電源フィルタ装置を、
異なった定格電圧のＤＣ電源バッテリ（鉄道車両では、
例えば、１００ボルト、２４ボルト、１２ボルトの３種
類ある）に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施形態である電源フィルタ装
置Ａを示す回路図。

【図２】図１の電源フィルタ装置Ａの動作をより具体的
に説明するのに使用する、入力電圧Ｖ_inの波形図。

【図３】図１の電源フィルタ装置Ａの入力電圧Ｖ_inと出
力電圧Ｖ_outとの関係を示すタイミング図。

【図４】本発明の別の実施形態である電源フィルタ装置
Ｂを示す回路図。

【図５】本発明の別の実施形態である電源フィルタ装置
Ｃを示す回路図であり、図１の装置Ａとの変更箇所部分
のみを示す図。

【図６】図５の装置の入力電圧Ｖ_inと出力電圧Ｖ_outと
の関係を示すタイミング図。

【符号の説明】１０，１２：１対の入力端子１４，１６，１８：接合点２０，２２：１対の出力端子ＶＤ：分圧器ＬＰＦ，ＬＰＦ'：ローパスフィルタＶ_in：入力電圧Ｖ_out：出力電圧Ｖ_d：分圧出力Ｖ_TH，Ｖ_TH'：しきい値Ｖ_Z，Ｖ_Z'：ツェナー電圧Ｖ_P：保護電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力電力を受ける第１および第２の入力端
子（10,12）と出力電力を発生する第１および第２の出
力端子（20,22）とを有する電源フィルタ装置（A;B）で
あって、イ）前記第１入力端子（10）と前記第２入力端子（1
2）との間に接続した検出手段であって、それら入力端
子間の前記入力電力の電圧の値を表す検出信号（V_d）を
発生する出力（14）を有する、前記の検出手段（VD）、ロ）前記第１入力端子と前記第２入力端子との間に接
続したローパスフィルタ手段であって、ローパスフィル
タ出力を発生する出力（16）を有する、前記のローパス
フィルタ手段（LPF）、ハ）前記第１入力端子に接続した第１電流搬送電極
と、前記ローパスフィルタ手段の前記出力に接続した制
御電極と、前記第１出力端子に接続した第２電流搬送電
極と、を有する第１のトランジスタ（Tr1）、ニ）該第１トランジスタの前記制御電極に接続した入
力と、前記第２入力端子に接続した出力と、制御入力と
を有するスイッチ手段であって、前記制御入力に受ける
制御信号に依存してオンまたはオフする、前記のスイッ
チ手段（Tr2;SCR,SW）、ホ）前記検出手段の前記出力に接続した入力と、該入
力に受ける前記検出手段からの前記検出信号の値としき
い値（V_TH;V_TH'）との大小関係を表す制御信号を発生す
る出力と、を有するスイッチ制御手段であって、前記制
御信号は、前記検出信号値が前記しきい値より大きいと
きに前記スイッチ手段をオンにさせる、前記のスイッチ
制御手段（ZD1,Tr2;CMP,ZD2,R4,R5）、から成る電源フ
ィルタ装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置であって、前記スイッチ手段は、前記第１トランジスタのベースに接続したコレクタと、
前記第２入力端子に接続したエミッタと、前記制御信号
を受けるベースと、を有する第２のトランジスタ（Tr
2）、から成ること、を特徴とする電源フィルタ装置。
【請求項３】請求項２に記載の装置であって、前記スイッチ制御手段は、前記検出手段の前記出力に接続したカソードと、前記第
２トランジスタのベースに接続したアノードとを有し、
かつツェナー電圧（V_Z）を有する第１のツェナーダイオ
ードであって、前記ツェナー電圧は、前記第２トランジ
スタのベース−エミッタ間電圧（V_BE2）とで前記しきい
値を定める、前記の第１ツェナーダイオード（ZD1）、
から成ること、を特徴とする電源フィルタ装置。
【請求項４】請求項１に記載の装置であって、前記スイッチ手段は、イ）前記第１トランジスタのベースに接続したアノー
ドと、前記第２入力端子に接続したカソードと、前記制
御信号を受けるゲートとを有するサイリスタ（SCR）、ロ）該サイリスタのアノードとカソードとの間に接続
した常開スイッチ（SW）、から成ること、を特徴とする
電源フィルタ装置。
【請求項５】請求項４に記載の装置であって、前記スイッチ制御手段は、イ）前記第２入力端子に接続したアノードと、そして
カソードとを有し、かつ前記しきい値を定めるツェナー
電圧（V_Z'）を有する第２のツェナーダイオード（ZD
2）、ロ）前記検出手段の前記出力に接続した第１の入力
と、前記第２ツェナーダイオードのカソードに接続した
第２の入力と、前記サイリスタの前記ゲートに接続した
出力とを有する電圧比較器手段（CMP,R4,R5）、から成
ること、を特徴とする電源フィルタ装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載の装置で
あって、前記ローパスフィルタ手段は、ＣＲフィルタであり、該
ＣＲフィルタは、イ）前記第１入力端子と前記ローパスフィルタ手段の
前記出力との間に接続した抵抗器（R3）、ロ）前記ローパスフィルタ手段の前記出力と前記第２
入力端子との間に接続したコンデンサ（C）、から成る
こと、を特徴とする電源フィルタ装置。
【請求項７】請求項１から３のいずれかに記載の装置で
あって、前記ローパスフィルタ手段は、ＣＲフィルタであり、該
ＣＲフィルタは、イ）前記第１入力端子に接続した一端と、そして他端
とを有する抵抗器（R3'）と、ロ）前記抵抗器の前記他端に接続したアノードと、前
記ローパスフィルタ手段の前記出力に接続したカソード
とを有するダイオード（D1）と、ハ）前記ローパスフィルタ手段の前記出力と前記第２
入力端子との間に接続したコンデンサ（C'）、から成る
こと、を特徴とする電源フィルタ装置。
【請求項８】請求項１から７のいずれかに記載の装置で
あって、前記検出手段は、前記第１入力端子と前記第２入力端子
との間に接続した分圧器（VD）であり、該分圧器は、イ）前記第１入力端子と前記検出手段の前記出力との
間に接続した第１の抵抗器（R1）、ロ）前記検出手段の前記出力と前記第２入力端子との
間に接続した第２の抵抗器（R2）、から成ること、を特
徴とする電源フィルタ装置。